五軸聯動加工中心熱特性分析方法研究.pdf

1、作為影響機床加工精度的重要因素，熱誤差占機床總體誤差的40-70％，嚴重制約著機床加工精度的提高。隨著制造業(yè)的快速發(fā)展和對高精度加工的迫切需求，機床熱誤差的解決勢在必行，這也是將機床熱誤差作為重點研究的原因。
　　本文依托國家科技重大專項“高檔數控機床與基礎制造裝備”，以機匣加工五軸聯動加工中心擺動頭為主要研究對象，詳細分析加工中心的發(fā)熱源，熱邊界條件并對相應的熱載荷進行計算，開發(fā)了主軸熱誤差測量系統(tǒng)，提出了一種熱誤差補償方案。<

2、br>　　本文的主要研究內容如下:
　　(1)對課題研究的目的和意義進行了詳細的論述，分析了數控機床熱誤差產生的原因及減小熱誤差常用的方法，介紹了近年來國內外熱誤差的研究趨勢與發(fā)展動態(tài)，并對全文的主要研究內容作了簡要介紹。
　　(2)對五軸聯動加工中心結構進行了簡要介紹，同時介紹了機匣加工五軸聯動加工中心的結構，分析了其主要的發(fā)熱源，并對關鍵發(fā)熱部件擺動頭進行了詳細分析。
　　(3)論述了熱特性分析的基本理論，對擺動頭

3、進行有限元建模并進行優(yōu)化處理，用Ansys Workbench對機床擺動頭進行熱特性分析。對有限元模型施加熱載荷，設定邊界條件，對擺動頭的溫度場及變形場進行分析，根據分析情況進行相應的優(yōu)化改進，以達到提高加工精度的目的。
　　(4)為測量機床主軸熱誤差，對機床主軸熱誤差的測量方法進行分析，利用電渦流傳感器、前置放大器、數據采集卡等硬件，搭建了機床主軸的熱誤差測試硬件試驗臺，并利用虛擬儀器平臺LabVIEW，針對搭建的硬件試驗臺，進

4、行了機床主軸熱誤差測量軟件的開發(fā)。實現了對機床主軸熱誤差變形的實時測量。
　　(5)在一臺加工中心上進行熱特分析實驗，對實驗方案及測溫關鍵點的選取進行分析，對加工中心主軸熱誤差和關鍵點溫度進行實時測量，通過實驗結果分析了熱變形和溫度之間的關系，為熱誤差補償做準備。
　　(6)對熱誤差補償方法進行論述，建立了機床主軸的熱誤差補償BP神經網絡模型，并通過Matlab軟件對所建模型進行了訓練。所建立的BP神經網絡模型可以使機床主軸